Теоретичне дослідження структури і властивостей моно і полігідратів гуаніну і аденіну - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ В.Н. АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наукЗахист відбудеться «12» грудня 2008 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.14 у Харківському національному університеті імені В.Н. З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В.Н. В рамках дисертації здійснено (проведено) систематичне дослідження структури моногідратів найбільш стабільних таутомерів гуаніну і аденіну. На основі аналізу топології розподілу електронної густини в наближенні теорії AIM і NBO були досліджені характер і особливості водневих звязків в полігідратних комплексах. Встановлено, що особливий розподіл положень молекул води навколо аденіну і гуаніну сприяють утворенню незвичайних водневих звязків.У звязку з цим особливе значення мають дослідження гідратації нуклеотидних основ і їх похідних, оскільки їх взаємодія з водою відіграє важливу роль в стабілізації подвійної спіралі ДНК та її конформаційній рухливості. Зокрема, визначення основних структурних і енергетичних характеристик взаємодії молекул води з гуаніном і аденіном - представляє істотний інтерес для опису процесів формування гідратного оточення нуклеїнових кислот в цілому. Аденін і гуанін входить до складу багатьох природних біологічно активних сполук, важливих внутрішньоклітинних інтермедіатів і лікарських препаратів, вплив води на структуру і функції яких до кінця не вивчений. Деталі взаємодії між основами і водою, такі як: сила водневих звязків, енергія взаємодії між окремими молекулами води і основою, вплив води на геометрію аденіну і гуаніну можуть бути одержані тільки в супермолекулярному наближенні за допомогою ab initio методів квантової хімії. Практичне значення одержаних результатів: Отримані дані про характер можливих взаємодій між гуаніном, аденіном і водою можуть служити основою для досліджень гідратації нуклеїнових кислот, а також для моделювання різних процесів, в яких беруть участь ці сполуки.Вказано, що теоретичні дослідження на основі ab initio методів квантової хімії, свідчать про значний вплив молекул води на геометрію і різні властивості основ, на термодинаміку і кінетику таутомерних перетворень. Розглянуто схеми, які було використано для побудови гідратної оболонки навколо молекул аденіну і гуаніну, а також методи дослідження характеру водневих звязків. Аналіз геометричних характеристик водневих звязків і BSSE-коректована величина енергії взаємодії в комплексах Gua9 і Gua7 показали, що зміна таутомерної форми не впливає на енергії взаємодії гуанін - вода, але значно впливає на відносну стабільність моногідратів. Як свідчать дані розрахунків, взаємодія з молекулою води впливає на довжину звязків і валентні кути гуаніну головним чином у області міжмолекулярних водневих звязків, проте характер такого впливу залежить від розташування молекул води навколо гуаніну. Процедура побудови комплексів аденіну і гуаніну з молекулами води включала: а) визначення найбільш стабільного моногідрата; б) додавання нової молекули води і визначення найбільш стабільного дигідрату; в) повторення цієї процедури до повної побудови замкнутого ланцюга молекул води.Асиметричне розташування молекул води відносно середньої площини пуринового біциклу може приводить до помітного разплощення піримідінового кільця в обох молекулах. Насичення звичайних місць зв‘язування води гуаніном і аденіном створює умови для утворення нестандартних водневих звязків С-Н…О, О-Н…р і O-H…N(H2) між основами і водою. Моделювання структури аденіну і гуаніну у водному середовищі методом неемпіричної молекулярної динаміки Карра-Паррінелло виявило, що перша гідратна оболонка навколо основ містить 8-11 молекул води для гуаніна і 3-7 молекул води для аденіна. При цьому характер взаємодій вода-основа узгоджується з даними статичних розрахунків полігідратів основ за допомогою неемпіричної квантової хімії. полігідрат гуанін аденін молекула Здобувачем підготовлено моделі полігідратів аденіну, проведено ab initio розрахунки будови комплексів, проаналізовано міжмолекулярні взаємодії в системах.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ